電工電子技術(shù)基礎(chǔ)課件：電路的基本分析方法

電工電子技術(shù)基礎(chǔ)

電路的基本分析方法教學(xué)目標(biāo)電路的基本分析方法－教學(xué)目標(biāo)

1.理解電阻串聯(lián)和并聯(lián)，掌握電阻電路的等效變換。2.掌握電源兩種模型及其等效變換。3.掌握支路電流法分析方法，熟練應(yīng)用支路電流法分析電阻電路。4.掌握分析電阻電路基本定理：疊加定理和戴維南定理。5.熟練應(yīng)用疊加定理和戴維南定理分析電路。電工電子技術(shù)基礎(chǔ)第一節(jié)電阻等效變換第二節(jié)電源等效變換第三節(jié)支路電流法第四節(jié)疊加定理第五節(jié)戴維寧定理本章目錄電路的基本分析方法

電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法思政引例非淡泊無以明志，非寧靜無以致遠?！T葛亮電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法

“做事沒技巧，吃力不討好”說明要提高做事效率，必須采取巧妙的方法?，F(xiàn)代飛機戰(zhàn)術(shù)技術(shù)水平在迅速發(fā)展，需要裝配大量先進綜合航電系統(tǒng)，如各種航空儀器儀表、導(dǎo)航雷達設(shè)備、智能通信設(shè)備、飛行控制系統(tǒng)、火力控制系統(tǒng)等，這些設(shè)備運行好壞，直接關(guān)系到能否完成復(fù)雜飛行和作戰(zhàn)任務(wù)并保證飛行安全。機載電子設(shè)備每一個系統(tǒng)都包含許多復(fù)雜電路，但是無論系統(tǒng)多么復(fù)雜，其基本分析和計算方法都源于基爾霍夫定律和歐姆定律，如支路電流法、等效變換法、疊加定理和戴維寧定理。電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法

——電阻等效變換2.1電阻等效變換把若干個電阻依次首尾相接地連接起來，稱為電阻串聯(lián)電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法

——電阻等效變換電阻串聯(lián)電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法

——電阻等效變換把若干個電阻兩端分別連接在兩個結(jié)點上，稱為電阻并聯(lián)電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法

——電阻等效變換電阻并聯(lián)電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法

——電阻等效變換電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電阻混聯(lián)電路的基本分析方法

——電阻等效變換電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電阻混聯(lián)電路的基本分析方法

——電阻等效變換電工電子技術(shù)基礎(chǔ)電路的基本分析方法

——電源等效變換2.2電源等效變換電壓源與電流源等效變換

指變換前后，對任一負載來說，在這兩個電源分別激勵時都應(yīng)得到相同的響應(yīng)，當(dāng)電壓源變換為電流源，或者反過來，電流源變換為電壓源之后，負載上的電流和電壓的方向和大小均保持與變換前完全相同。

電源等效對電源以外的電路（負載電阻RL）是等效的，稱為對外等效。下一頁上一頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法

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——電源等效變換電工電子技術(shù)基礎(chǔ)等效前后電壓源電動勢方向與電流源短路電流方向應(yīng)保持一致。根據(jù)對外等效原則,有令則或下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法

——電源等效變換電工電子技術(shù)基礎(chǔ)2.當(dāng)電流源模型等效變換為電壓源模型時，3.等效前后電壓源電動勢（開路電壓）方向與電流源電激流（短路電流）方向應(yīng)保持一致，電阻應(yīng)相等。1.當(dāng)電壓源模型等效變換為電流源模型時，結(jié)論下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法

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——電源等效變換電工電子技術(shù)基礎(chǔ)

已知圖(a)中，US1=6V，US2=6.5V，R1=R2=1Ω，求a、b兩端的等效電壓源模型及其參數(shù)。[例題]

先將電壓源模型等效變換為電流源模型，如圖(b)IS1=US1/R1=6AIS2=US2/R2=6.5A[解]其中下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法

——電源等效變換電工電子技術(shù)基礎(chǔ)R0=R1∥R2=0.5ΩIS=IS1+IS2=12.5AUS=R0IS=6.25Va、b兩端的等效電壓源模型及其參數(shù)

R0=0.5Ω下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法

——電源等效變換電工電子技術(shù)基礎(chǔ)注意1.理想電壓源(恒壓源)同理想電流源(恒流源)之間不能等效變換。2.由于理想電壓源兩端的電壓恒定不變，與理想電壓源并聯(lián)的元件(電阻、電流源等)對外電路中其他元件的工作狀態(tài)不產(chǎn)生影響，在簡化電路時可把它們?nèi)サ?。下一頁上一頁?jié)首頁章目錄電路的基本分析方法

——電源等效變換電工電子技術(shù)基礎(chǔ)3.由于理想電流源支路的電流恒定不變，與理想電流源串聯(lián)在同一支路中的元件(電阻、電壓源等)的存在與否對外電路也毫無影響，在簡化電路時可以用一根短接線代替。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法

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——電源等效變換電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法

——電源等效變換如圖2.2.11所示，計算電路中流過2?電阻的電流I。電工電子技術(shù)基礎(chǔ)

以電路中各支路的電流（簡稱支路電流)作為變量，利用基爾霍夫的電流定律和電壓定律列方程,然后求解列出的聯(lián)立方程，獲得各支路電流的值。電路的基本分析方法

——支路電流法支路數(shù)3網(wǎng)孔數(shù)22.3支路電流法支路電流法回路數(shù)3結(jié)點數(shù)2下一頁上一頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法

——支路電流法電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法

——支路電流法電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法

——支路電流法電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法

——支路電流法電工電子技術(shù)基礎(chǔ)電路的基本分析方法

——支路電流法求圖示電路各支路電流。1.在圖中標(biāo)出各支路電流的參考方向，對選定的回路標(biāo)出回路循行方向。[引例]2.先利用基爾霍夫電流定律對電路的結(jié)點列方程。結(jié)點a

I1+I2－I3=0－I1－I2+I3=0結(jié)點b

這2個方程是不獨立的，可以證明，對于一個具有n個結(jié)點的電路，利用基爾霍夫電流定律只能列出(n-1)個獨立方程。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)電路的基本分析方法

——支路電流法3.再利用基爾霍夫電壓定律對電路中的回路列回路電壓方程。R1I1－R2I2=US1－US2

回路II回路III回路IR2I2+R3I3=US2R1I1+R3I3=US1

在3個方程中，只有2個獨立方程。一般選網(wǎng)孔作為獨立回路，網(wǎng)孔的數(shù)目就等于總的獨立回路數(shù)。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)5.方程總數(shù)等于支路總數(shù)，也就是所要求的變量數(shù)，方程組有唯一的解。解方程組，可得到各支路電流I1、I2和I3。電路的基本分析方法

——支路電流法4.選取獨立結(jié)點電流方程和獨立回路電壓方程組成聯(lián)列方程組。

I1+I2－I3=0

R1I1－R2I2=US1－US2R2I2+R3I3=US2下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)電路的基本分析方法

——支路電流法支路電流法的解題步驟：（1）確定支路數(shù)b，選定各支路電流的參考方向，并標(biāo)于圖中。（2）確定結(jié)點數(shù)n，根據(jù)基爾霍夫電流定律，列寫(n－1)個獨立的結(jié)點電流方程。（3）根據(jù)基爾霍夫電壓定律，列寫?yīng)毩⒌幕芈冯妷悍匠?。在列寫方程前，必須先設(shè)定回路繞行方向。對于平面網(wǎng)絡(luò)，可針對所有網(wǎng)孔（即獨立回路）列回路電壓方程，獨立電壓方程的數(shù)目正好等于[b－(n－1)]個。（4）由第2、3步列出的b個獨立方程組成一聯(lián)立方程組，并解這聯(lián)立方程組，求出各支路電流。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)2.4疊加定理

電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)如圖所示，試求R3支路的電流。分析采用支路電流法來解題。電路的基本分析方法——疊加定理解上述聯(lián)列方程，得[引例][解]根據(jù)題意，有I1=IS(KCL)結(jié)點a:(KVL)網(wǎng)孔I:I1+I2

-I3=0R2I2+I3R3=U下一頁上一頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)電路的基本分析方法——疊加定理U單獨作用IS單獨作用

由此可見，兩個獨立電源U和IS同時作用于電路時所產(chǎn)生的電流之和I3等于每個獨立電源分別單獨作用時所產(chǎn)生的電流的代數(shù)和。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)

線性電路中，如果含有多個獨立電源共同作用時，在電路的任一支路中產(chǎn)生的電流(或電壓)等于各個電源分別單獨作用時在該支路所產(chǎn)生的電流(或電壓)的代數(shù)和。電路的基本分析方法——疊加定理疊加定理疊加定理解題步驟1.分別計算各個獨立電源單獨作用時產(chǎn)生的支路電流或支路電壓;2.把原電路分解為各個獨立電源分別單獨作用的電路模型，并標(biāo)出各電流、電壓的參考方向;3.求多個獨立電源共同作用原電路的待求量。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法——疊加定理電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法——疊加定理電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法——疊加定理電工電子技術(shù)基礎(chǔ)(1)疊加定理只適用于線性電路中電流和電壓的計算。不能用來計算功率。因為電功率與電流和電壓不是線性關(guān)系。(2)某獨立電源單獨作用時，其余各獨立電源均應(yīng)去掉，也就是令其余電源的值為零:理想電壓源短路，理想電流源開路。(3)疊加(求代數(shù)和)時以原電路中電流(或電壓)的參考方向為準。若某個獨立電源單獨作用時產(chǎn)生的電流(或電壓)的參考方向與原電路中電流(或電壓)的參考方向一致，則該量取正號，否則為負。電路的基本分析方法——疊加定理注意下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法——疊加定理電工電子技術(shù)基礎(chǔ)(1)10V理想電壓源單獨作用用疊加定理求圖(a)所示電路中的電流I。電路的基本分析方法——疊加定理[例題][解]電壓源單獨作用下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)根據(jù)疊加定理，有(2)2A理想電流源單獨作用時電路的基本分析方法——疊加定理下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法

——疊加定理電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法

——疊加定理電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法

——疊加定理電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法

——疊加定理電工電子技術(shù)基礎(chǔ)2.5戴維寧定理

復(fù)雜電路中有時只需要計算其中某一條支路的響應(yīng)，此時可以將這條支路劃出，而把其余部分看作一個有源二端網(wǎng)絡(luò)。

電路的基本分析方法——戴維寧定理有源二端網(wǎng)絡(luò)無源二端網(wǎng)絡(luò)具有兩個出線端的內(nèi)含獨立電源的電路不含獨立電源的二端網(wǎng)絡(luò)下一頁上一頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法——戴維寧定理電工電子技術(shù)基礎(chǔ)

任何一個線性有源二端網(wǎng)絡(luò)對外電路的作用都可以用一個理想電壓源US和內(nèi)阻R0的串聯(lián)組合來等效代替。R0

該二端網(wǎng)絡(luò)中所有獨立電源不作用時的無源二端網(wǎng)絡(luò)的輸入端電阻US的極性與開路電壓UOC的極性一致電路的基本分析方法——戴維寧定理戴維寧定理US

有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC恒流源開路恒壓源短路下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法——戴維寧定理電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法——戴維寧定理電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法——戴維寧定理電工電子技術(shù)基礎(chǔ)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電路的基本分析方法——戴維寧定理電工電子技術(shù)基礎(chǔ)在下圖所示的電路中，求I4及Uab。電路的基本分析方法——戴維寧定理[例題]分析：首先應(yīng)把被求支路以外的電路用US和R0的串聯(lián)組合代替，而US=UOC，要先求出開路電壓UOC和等效內(nèi)電阻R0。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)根據(jù)彌爾曼定理，有運用電阻并聯(lián)公式，得電路的基本分析方法——戴維寧定理下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)根據(jù)戴維寧定理，可得原電路的戴維寧等效電路。電路的基本分析方法——戴維寧定理根據(jù)戴維寧等效電路，求得下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)

任一線性有源二端網(wǎng)絡(luò)可等效為一理想電流源為IS和內(nèi)電阻為R0相并聯(lián)的實際電流源。

電壓源可等效為電流源，所以，如果將一個有源二端網(wǎng)絡(luò)等效為一個電流源，這就是諾頓定理。電路的基本分析方法——戴維寧定理諾頓定理

IS：該有源二端網(wǎng)絡(luò)兩端點的短路電流;R0：該二端網(wǎng)絡(luò)中所有獨立電源不作用時的無源二端網(wǎng)絡(luò)的輸入端電阻。同戴維寧定理下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄電工電子技術(shù)基礎(chǔ)分別用戴維寧定理和諾頓定理求圖示電路中的電流I3。電路的基本分析方法——戴維寧定理[例題][解](1)利用戴維寧定理求I3

對R3支路而言，電路的戴維寧等效電路如右圖所示。下一頁上一頁